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前言

在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一?；鸾o人類帶來文明進步、光明和溫暖。但是，有時它是人類的朋友，有時是人類的敵人。失去控制的火，就會給人類造成災難。說到火災的控制，一套火焰感應報警系統(tǒng)就有其價值了。那我們?nèi)绾稳z測火焰呢?

本文內(nèi)容主要講述基于LYEVK-3861物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板套件的火焰?zhèn)鞲衅?，開發(fā)一個具有火焰感應報警功能的HarmonyOS應用，主要實現(xiàn)藍牙設(shè)備掃描，連接，檢測火焰，設(shè)置報警閾值。

1.效果演示

2.環(huán)境準備

本貼不對實驗環(huán)境搭建做詳細說明。具體準備實驗環(huán)境請參考：

• 《HarmonyOS 官方文檔》
• LYEVK-3861 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板套件

3.藍牙通信說明

3.1 藍牙通信協(xié)議：

3.2 藍牙通信流程：

3.3 數(shù)據(jù)透傳協(xié)議：

3.3.1 串口協(xié)議：

3.3.2 數(shù)據(jù)協(xié)議：

(permission P:APP下發(fā);G:設(shè)備請求;R:設(shè)備上報)

4.開發(fā)調(diào)試

藍牙交互封裝BleHelper工具類，通過BLE掃描和廣播提供的開放能力，可以根據(jù)指定狀態(tài)獲取外圍設(shè)備、啟動或停止BLE掃描、廣播。

4.1 進行BLE掃描

• MyBleCentralManagerCallback繼承BleCentralManagerCallback類實現(xiàn)scanResultEvent和scanFailedEvent回調(diào)函數(shù)，用于接收掃描結(jié)果。
• BleCentralManager(BleCentralManagerCallback callback)接口獲取中心設(shè)備管理對象。
• 調(diào)用startScan()掃描藍牙設(shè)備。

/** 
   * 掃描設(shè)備 
   * @param filters 設(shè)備過濾器 
   * @since 2021-10-09 
   */ 
  public void startScan(List<BleScanFilter> filters) { 
      centralManager = new BleCentralManager(context, new MyBleCentralManagerCallback()); 
      centralManager.startScan(filters); 
  } 
 
  /** 
   * 掃描設(shè)備回調(diào) 
   * 
   * @since 2021-10-09 
   */ 
  private class MyBleCentralManagerCallback implements BleCentralManagerCallback { 
      // 掃描結(jié)果的回調(diào) 
      @Override 
      public void scanResultEvent(BleScanResult bleScanResult) { 
          if (mBleManagerCallback != null) { 
              mBleManagerCallback.scanResultCallback(bleScanResult); 
          } 
          // 獲取廣播數(shù)據(jù)中的服務(wù)uuids 
          List<UUID> uuids = bleScanResult.getServiceUuids(); 
          for (UUID uuid : uuids) { 
              if (SERVICE_UUID.equals(uuid.toString())) { 
                  peripheralDevice = bleScanResult.getPeripheralDevice(); 
                  int length = peripheralDevice.toString().length(); 
                  String deviceId = peripheralDevice.toString().substring(length - CUT_LENGTH, length); 
                  stopScan(); 
                  bleConnect(); 
              } 
          } 
      } 
 
      // 掃描失敗回調(diào) 
      @Override 
      public void scanFailedEvent(int event) { 
          HiLog.debug(loglabel, "掃描失敗 scanFailedEvent()"); 
      } 
 
      // 組掃描成功回調(diào) 
      @Override 
      public void groupScanResultsEvent(List<BleScanResult> list) { 
          // 使用組掃描時在此對掃描結(jié)果進行處理 
      } 
  } 

4.2 建立連接

• 掃描成功，匹配服務(wù)UUID FFB0，調(diào)用bleConnect()連接開發(fā)板藍牙。
• 觸發(fā)connectionStateChangedEvent(int connectionState)回調(diào)，connectionState=2連接成功，然后調(diào)用discoverServices()接口發(fā)現(xiàn)服務(wù)。
• 在回調(diào)servicesDiscoveredEvent(int status)中獲取外圍設(shè)備支持的服務(wù)和特征值，此時才能調(diào)用read和write方法讀取或者寫入對應特征值數(shù)據(jù)。
• characteristicChangedEvent(GattCharacteristic characteristic)特征變更的回調(diào)中，解析傳感器上報數(shù)據(jù)、校驗等。具體數(shù)據(jù)解析邏輯在ProtocolEntity中parseCharacteristic(String hexStr)方法。

/** 
   * 連接到BLE外圍設(shè)備 
   * 
   * @since 2021-10-09 
   */ 
  public void bleConnect() { 
      peripheralDevice.connect(false, new BlePeripheralCallback() { 
          // 在外圍設(shè)備上發(fā)現(xiàn)服務(wù)的回調(diào) 
          @Override 
          public void servicesDiscoveredEvent(int status) { 
              super.servicesDiscoveredEvent(status); 
              if (status == BlePeripheralDevice.OPERATION_SUCC) { 
                  HiLog.debug(loglabel, "發(fā)現(xiàn)服務(wù)成功 servicesDiscoveredEvent()"); 
                  for (GattService service : peripheralDevice.getServices()) { 
                      checkGattCharacteristic(service); 
                  } 
                  if (mBleManagerCallback != null) { 
                      mBleManagerCallback.connectCallback(status); 
                  } 
              } 
          } 
 
          private void checkGattCharacteristic(GattService service) { 
              for (GattCharacteristic tmpChara : service.getCharacteristics()) { 
                  if (tmpChara.getUuid().equals(UUID.fromString(NOTIFY_CHARACTER_UUID))) { 
                      // 啟用特征通知 
                      peripheralDevice.setNotifyCharacteristic(tmpChara, true); 
                  } 
                  if (tmpChara.getUuid().equals(UUID.fromString(WRITE_CHARACTER_UUID))) { 
                      // 獲取GattCharacteristic 
                      writeCharacteristic = tmpChara; 
                  } 
              } 
          } 
 
          // 連接狀態(tài)變更的回調(diào) 
          @Override 
          public void connectionStateChangeEvent(int connectionState) { 
              super.connectionStateChangeEvent(connectionState); 
              if (connectionState == ProfileBase.STATE_CONNECTED && !isConnected) { 
                  HiLog.debug(loglabel, "連接成功 connectionStateChangeEvent() connectionState：" + connectionState); 
                  isConnected = true; 
                  // 連接成功在外圍設(shè)備上發(fā)現(xiàn)GATT服務(wù)，部分手機發(fā)現(xiàn)服務(wù)失敗，需要延遲調(diào)用discoverServices() 
                  peripheralDevice.discoverServices(); 
              } 
          } 
 
          // 特征變更的回調(diào) 
          @Override 
          public void characteristicChangedEvent(GattCharacteristic characteristic) { 
              super.characteristicChangedEvent(characteristic); 
              byte[] value = characteristic.getValue(); 
              if (value == null) return; 
              String toHexStr = DataUtils.toHex(value); 
              boolean isVerify = BleHelper.verifyProtocol(toHexStr);//校驗 
              if (isVerify) { 
                  if (protocolEntity == null) { 
                      protocolEntity = new ProtocolEntity(); 
                  } 
                  protocolEntity.parseCharacteristic(toHexStr); 
                  if (mBleManagerCallback != null) { 
                      mBleManagerCallback.characteristicChangedCallback(protocolEntity, toHexStr); 
                  } 
              } 
 
          } 
      }); 
  } 

4.3 預警閾值下發(fā)

• 設(shè)置火焰報警距離閾值，tagId為0002，當火焰?zhèn)鞲衅靼l(fā)現(xiàn)火焰，并小于此設(shè)置的閾值時，設(shè)備上報預警。
• 通過發(fā)現(xiàn)服務(wù)servicesDiscoveredEvent()回調(diào)獲取的writeCharacteristic特征，寫入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)下發(fā)格式按照3.3數(shù)據(jù)透傳協(xié)議。

/** 
     * 主動去獲取所Tag設(shè)備數(shù)據(jù)，通過Write(消息類型0x01), Notify接收數(shù)據(jù) 
     */ 
    public void readInitiativeByTags(List<String> tagIds) { 
        String hex = getTagsCommandHexStr(tagIds); 
        bleManagerWrite(hex); 
    } 
 
    /** 
     * 寫Tag設(shè)備數(shù)據(jù)，通過Write(消息類型0x01), Notify接收數(shù)據(jù) 
     */ 
    public void writeBleByTag(String tagId, String value) { 
        String hex = getTagCommandHexStr(tagId, Integer.parseInt(value)); 
        bleManagerWrite(hex); 
    } 
 
    private void bleManagerWrite(String hex) { 
        if (peripheralDevice == null) { 
            return; 
        } 
        writeCharacteristic.setValue(hex.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); 
        peripheralDevice.writeCharacteristic(writeCharacteristic); 
    } 
 
    /** 
     * 獲取所有Tag數(shù)據(jù)的Write指令 
     * 
     * @param tagIds tag集 
     */ 
    private String getTagsCommandHexStr(List<String> tagIds) { 
        try { 
            StringBuilder sb = new StringBuilder(); 
            String byte1 = PROTOCOL_ID; //串口協(xié)議標識 
            String byte2 = PROTOCOL_VERSION; 
            String byte3 = TYPE_OBTAIN; 
            int dataLen = 8 * tagIds.size(); 
            String byte4 = DataUtils.encodeHex(dataLen, 4); 
 
            String byteTagLen = DataUtils.encodeHex(4, 4); 
            String byteTagValue = "00000000"; 
            StringBuilder sbTag = new StringBuilder(); 
            for (String it : tagIds) { 
                sbTag.append(it).append(byteTagLen).append(byteTagValue); 
            } 
 
            sb.append(byte1).append(byte2).append(byte3).append(byte4).append(sbTag); 
            String hexStrSum = DataUtils.makeChecksum(sb.toString()); 
            int protocolVerify = DataUtils.decodeHEX(hexStrSum) % 256; 
            String byteLast = DataUtils.encodeHex(protocolVerify); 
            sb.append(byteLast); 
            return sb.toString(); 
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        return ""; 
    } 
 
    /** 
     * 獲取單個Tag數(shù)據(jù)的Write指令 
     * 
     * @param tagId  0001 
     * @Param value  寫入值 
     */ 
    private String getTagCommandHexStr(String tagId, int value) { 
        try { 
            StringBuilder sb = new StringBuilder(); 
            String byte1 = PROTOCOL_ID; //串口協(xié)議標識 
            String byte2 = PROTOCOL_VERSION; 
            String byte3 = TYPE_ISSUED; 
            int dataLen = 8; 
            String byte4 = DataUtils.encodeHex(dataLen, 4); 
 
            String byteTagId = tagId; 
            String byteTagLen = DataUtils.encodeHex(4, 4); 
            String byteTagValue = DataUtils.encodeHex(value, 8); 
 
            sb.append(byte1).append(byte2).append(byte3).append(byte4) 
                   .append(byteTagId).append(byteTagLen).append(byteTagValue); 
 
            String hexStrSum = DataUtils.makeChecksum(sb.toString()); 
            int protocolVerify = DataUtils.decodeHEX(hexStrSum) % 256; 
            String byteLast = DataUtils.encodeHex(protocolVerify); 
            sb.append(byteLast); 
            return sb.toString(); 
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        return ""; 
    } 

4.4 火焰距離上報

• 火焰距離上報，通知應用，開始預警。
• 通過3.3數(shù)據(jù)透傳協(xié)議，解析設(shè)備上報的火焰距離。

/** 
  * 協(xié)議校驗 （從協(xié)議標識首節(jié)至協(xié)議內(nèi)容尾字節(jié)求累加和后再對 256 取余） 
  * 
  * @param hexStr 帶空格的 A5 5A 01 00 00 08 00 02 00 04 00 00 00 8C 
  */ 
 public static boolean verifyProtocol(String hexStr) { 
     if (hexStr.isEmpty()) return false; 
     String checkHex = hexStr.substring(0, hexStr.lastIndexOf(" ")); 
     String lastHex = hexStr.substring(hexStr.lastIndexOf(" ") + 1); 
     String hexStrSum = DataUtils.makeChecksum(checkHex); 
     return DataUtils.decodeHEX(hexStrSum) % 256 == DataUtils.decodeHEX(lastHex); 
 } 

/** 
   * 根據(jù)串口協(xié)議解析 
   */ 
  public boolean parseCharacteristic(String hexStr) { 
      try { 
          String[] hexs = hexStr.split(" "); 
          version = DataUtils.decodeHEX(hexs[2]); 
          messageType = DataUtils.decodeHEX(hexs[3]); 
          dataLen = DataUtils.decodeHEX(hexs[4] + hexs[5]); 
          for (int i = 0; i < dataLen / 8; i++) { 
              int startIndex = 6 + (i * 8); 
              DeviceData deviceData = new DeviceData(); 
              deviceData.tagId = DataUtils.decodeHEX(hexs[startIndex] + hexs[startIndex + 1]); 
              deviceData.len = DataUtils.decodeHEX(hexs[startIndex + 2] + hexs[startIndex + 3]); 
              deviceData.value = DataUtils.decodeHEX(hexs[startIndex + 4] + hexs[startIndex + 5] + 
                      hexs[startIndex + 6] + hexs[startIndex + 7]); 
              deviceListMap.put(deviceData.tagId, deviceData); 
          } 
          protocolVerify = DataUtils.decodeHEX(hexs[6 + dataLen]); 
      } catch (Exception e) { 
          e.printStackTrace(); 
          return false; 
      } 
      return true; 
  } 

5.結(jié)語

以上就是LYEVK-3861物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板火焰?zhèn)鞲衅鞯念A警功能，和應用程序交互的一個相對簡單的流程。場景的交互還有很多種，比如在此基礎(chǔ)上搭建遠程云端系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程火焰監(jiān)控實時預警。有興趣的伙伴也可以根據(jù)開發(fā)板其他傳感器組合成不同的智能場景。

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